Índice de área foliar

índice de área foliar (LAI) es una cantidad adimensional que caracteriza las copas de las plantas. Se define como el área de hoja verde unilateral por unidad de superficie de suelo (LAI = área de hoja / área de suelo, m² / m²) en marquesinas de hoja ancha. En las coníferas se han utilizado tres definiciones de LAI:

• La mitad del área total de la superficie de la aguja por área de superficie del suelo
• Área de aguja proyectada (o unilateralmente, de acuerdo con la definición de los canopies de hoja ancha) por área de tierra unitaria
• Superficie total de la aguja por área del suelo unidad

La definición “la mitad del área foliar total” se refiere a procesos biológicos, como el intercambio de gases, mientras que la definición “área foliar proyectada” no se tuvo en cuenta porque la proyección de un área determinada en una dirección puede diferir en otra dirección cuando las hojas son no plano, grueso o con forma 3D. Además, la “superficie del terreno” se define específicamente como “superficie del terreno horizontal” para aclarar el LAI en una superficie inclinada. La definición “la mitad del área foliar total por unidad de superficie horizontal del suelo” es adecuada para todo tipo de hojas y superficies planas o inclinadas.

Un índice de área foliar (LAI) expresa el área foliar por unidad de superficie de suelo o tronco de una planta y se utiliza comúnmente como indicador de la tasa de crecimiento de una planta. LAI es una variable compleja que se relaciona no sólo con el tamaño de la copa, sino también con su densidad y el ángulo en el que se orientan las hojas entre sí y con las fuentes de luz. Además, el LAI varía con los cambios estacionales en la actividad de las plantas y generalmente es más alto en la primavera, cuando se producen hojas nuevas, y más bajo a fines del verano o principios del otoño, cuando las hojas envejecen (y pueden desprenderse). El estudio de LAI se llama "filometría".

Interpretación y aplicación

LAI es una medida del área total de hojas por unidad de superficie de terreno y está directamente relacionada con la cantidad de luz que pueden interceptar las plantas. Es una variable importante utilizada para predecir la producción primaria fotosintética, la evapotranspiración y como herramienta de referencia para el crecimiento de los cultivos. Como tal, LAI juega un papel esencial en la ecología teórica de la producción. Se ha establecido una relación exponencial inversa entre LAI y la interceptación de luz, que es linealmente proporcional a la tasa de producción primaria:

P=Pmax()1− − e− − c⋅ ⋅ LAI){displaystyle P=P_{max }left(1-e^{-ccdot LAI}right)}

Donde P_max designa la máxima producción primaria y c{displaystyle c} designa un coeficiente de crecimiento específico para cultivos. Esta función exponencial inversa se llama función primaria de producción.

LAI varía de 0 (suelo desnudo) a más de 10 (bosques densos de coníferas).

Determinación del IAF

El LAI se puede determinar directamente tomando una muestra estadísticamente significativa de follaje del dosel de una planta, midiendo el área foliar por parcela de muestra y dividiéndola por la superficie terrestre de la parcela. Los métodos indirectos miden la geometría del dosel o la extinción de la luz y la relacionan con el LAI.

Métodos directos

Los métodos directos se pueden aplicar fácilmente en especies de hoja caduca recolectando hojas durante la caída en trampas de cierta área distribuidas debajo del dosel. El área de las hojas recolectadas se puede medir utilizando un medidor de área foliar o un escáner de imágenes y software de análisis de imágenes (ImageJ) y aplicaciones móviles (Leafscan, Petiole Pro, Easy Leaf Area). Luego, el área foliar medida se puede dividir por el área de las trampas para obtener LAI. Alternativamente, el área foliar se puede medir en una submuestra de las hojas recolectadas y vincularla a la masa seca de la hoja (por ejemplo, a través del área foliar específica, SLA cm²/g). De esta manera no es necesario medir el área de todas las hojas una por una, sino pesar las hojas recolectadas después del secado (a 60–80 °C durante 48 h). La masa seca de las hojas multiplicada por el área foliar específica se convierte en área foliar.
Los métodos directos en especies de hoja perenne son necesariamente destructivos. Sin embargo, se utilizan ampliamente en cultivos y pastos cosechando la vegetación y midiendo el área foliar dentro de una determinada superficie del suelo. Es muy difícil (y además poco ético) aplicar técnicas tan destructivas en ecosistemas naturales, particularmente en bosques de especies de árboles de hoja perenne. Los forestales han desarrollado técnicas que determinan el área foliar en bosques siempre verdes mediante relaciones alométricas.
Debido a las dificultades y limitaciones de los métodos directos para estimar el IAF, se utilizan principalmente como referencia para métodos indirectos que son más fáciles y rápidos de aplicar.

Métodos indirectos

Los métodos indirectos de estimación del IAF in situ se pueden dividir aproximadamente en al menos tres categorías:

1. contacto indirecto mediciones de LAI como líneas de fontanería y cuadrículas de puntos inclinados
2. mediciones indirectas de no contacto
3. estimación indirecta de la teleobservación como la lidar y la imagen multiespectral

Debido a la subjetividad y el trabajo que implica el primer método, normalmente se prefieren las mediciones indirectas sin contacto. Herramientas LAI sin contacto, como fotografía hemisférica, analizador de cubierta vegetal Hemiview de Delta-T Devices, analizador de cubierta vegetal CI-110 [1] de CID Bio-Science, analizador de cubierta vegetal LAI-2200 [2] de LI-COR Biosciences y el ceceptómetro LP-80 LAI [3] de Decagon Devices miden el LAI de forma no destructiva. Los métodos de fotografía hemisférica estiman el LAI y otros atributos de la estructura del dosel a partir del análisis de fotografías de ojo de pez mirando hacia arriba tomadas debajo del dosel de la planta. El LAI-2200 calcula el LAI y otros atributos de la estructura del dosel a partir de mediciones de radiación solar realizadas con un sensor óptico de gran angular. Las mediciones realizadas por encima y por debajo de la cubierta vegetal se utilizan para determinar la interceptación de la luz de la cubierta vegetal en cinco ángulos, a partir de los cuales se calcula el LAI utilizando un modelo de transferencia radiativa en cubiertas vegetales basado en la ley de Beer. El LP-80 calcula el LAI midiendo la diferencia entre los niveles de luz sobre el dosel y a nivel del suelo, y teniendo en cuenta la distribución del ángulo de las hojas, el ángulo cenital solar y el coeficiente de extinción de las plantas. Estos métodos indirectos, en los que el LAI se calcula basándose en observaciones de otras variables (geometría del dosel, interceptación de la luz, largo y ancho de las hojas, etc.) son generalmente más rápidos, susceptibles de automatización y, por tanto, permiten obtener un mayor número de muestras espaciales. . Por motivos de comodidad en comparación con los métodos directos (destructivos), estas herramientas son cada vez más importantes.

Desventajas de los métodos

La desventaja del método directo es que es destructivo, requiere mucho tiempo y es costoso, especialmente si el área de estudio es muy grande.

La desventaja del método indirecto es que en algunos casos puede subestimar el valor del LAI en copas muy densas, ya que no tiene en cuenta las hojas que se encuentran unas sobre otras y, esencialmente, actúan como una sola hoja según el LAI teórico. modelos. La ignorancia de la no aleatoriedad dentro de las marquesinas puede causar una subestimación del LAI hasta un 25%; la introducción de la distribución de la longitud del camino en el método indirecto puede mejorar la precisión de la medición del LAI. La estimación indirecta del IAF también es sensible a los métodos de análisis de datos elegidos.